显卡维修教材
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显卡维修培训教材
月饼 1.1 工作原理 工作过程：GPU—>显存—>RAMDAC—>显示器 数据离开CPU，必须通过 4 个步骤，才会到达显示屏： 从总线进入GPU －－将CPU送来的数据送到GPU里面进行处理。 从 GPU 进入显存－－将芯片处理完的数据送到显存。 从显存进入 Digital Analog Converter－－由显存读取出数据再送到RAMDAC(随机读写存储数模转换器)将数据从数字信号转换成模拟信号。 从 DAC 进入显示器－－将转换完的模拟信号送到显示屏。
图2-1 显卡内部工作原理
1.2 供电电路
1.2.1 供电来源
绝大多数显卡是由主板上的AGP/PCI-E插槽供电的，本身没有电源补充，也没有电池等东西来供应所需的工作能量，由显卡上的金手指通过计算机主板的插槽来获得所需的工作能量。 AGP供电 AGP供电脚为： +12V：A1; +5V：B2、B3; +3.3V：B9、A9、B16、A16、B28、A28； VDDQ：A/B34、A/B40、B47、A/B52、A/B58、A/B64 PCIE供电 PCI-E供电脚为： +12V：A2、A3、B1、B2、B3； +3.3V：A9、A10、B8; +3.3Vaux：B10 对于部分高端显卡产品因为耗电很厉害，通过主板上的插槽获取的能量已不能满足显卡的要求，于是，人们又想到直接由PC电源引入一组插头来为显卡供电，如图2-5 所示有多个外接辅助电源插头：
图2-5 带外接插头供电的显卡 外接辅助电源插头的电路如图2-6所示
图2-6 外接插头电路图
1.2.2 供电方式
○1．三端稳压电源方式，如1117，7805等（图2-7）。一般VDAC（图2-8）、DDC5V等电路采用
图2-7 78M05 图2-8采用1117降压的DAC供电 1117等三端稳压元件工作原理：3脚为电压输入，2脚为输出，1脚为调整。如图2-9所示，为1117工作原理图，只需改变图中ER304与ER305的阻值比例即可改变VOUT大小。
图2-9 1117工作原理图 DDC_5V供电，一般由正电压稳压器78L05产生。它的3脚输入12V，2脚接地，1脚固定输出5V。 ○2． MOS管线性降压，一般低端显卡的显存供电采用（图2-10）
图2-10 低端显卡显存供电 N沟道MOS管特性：G极电压越高，D-S导通程度越强。
图2-11 MOS管线性降压电路图 图2-11 MOS管线性降压电路图中控制芯片18脚发出信号驱动Q800的G极，使3.3V降压为2.5V，R810&R811为反馈，改变他们的大小比例可以调整输出的大小。 ○3．开关电源方式，大多数显卡核心供电和高端卡的显存供电采用。
图2-12 开关电源 图2-12为传统的PWM+MOS+线圈+电容组成的开关电源供电电路实物
中国主板维修基地
月饼原创
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图2-13 开关电源电路图 图2-13为开关电源供电电路图，其中8脚芯片为PWM主控芯片，EQ36我们习惯称作上管或高端管，EQ37为下管或低端管
1.3 GPIO、显存电路
1.3.1 GPIO定义
GPIO即General Purpose Input Output(通用输入/输出)
图2-16 RV630 GPIO引脚图
图2-17 RV630 GPIO引脚说明图
1.3.2 DDR显存
图2-18所示为一颗三星公司生产的TSOP(薄型小尺寸)封装DDR显存颗粒，单颗容量为128Mbit（16MByte），位宽为16bit， 速度为3.3ns(300MHz)。
图2-18 三星DDR显存 这种显存颗粒的脚位功能定义如图2-19
图2-19 DDR显存脚位功能定义 DQ0-DQ7： 数据线，与GPU之间数据传输，当LDM状态线有效时DQ0-DQ7有效。 DQ8-DQ15：数据线，与GPU之间数据传输，DUM状态线有效时DQ8--DQ15有效。 LDM、UDM：控制DQ0-DQ7、DQ8--DQ15是否有效，相当于DQ0--DQ7在传输数据时DQ8--DQ15不传输数据
A0- - - A11：存储器的地址线。同一通道地址线是共用的。 VDD/ VDDQ：显存电源，DDR显存有3. 3V和2. 5V两种颗粒，如：HY5DU281622A的是2. 5V，HY5DV281622DT是3. 3V的颗粒。对于2. 5V的颗粒在VDD、VDDQ的设置值上可以是2. 5v- - 2. 8v之间，现在一般的显卡都设置在2. 7V左右，因为对于设置在2. 5v时环境温度低于10度就有可能出现异常情况。 VREF：参考电压输入， VDDQ经两个相同阻值电阻分压而来。 CK、/ CK、CKE： CK、/ CK 为数据写入和读出时钟控制。 CKE为时钟输入线。 / CS：芯片选择信号，决定CK、/ CK、CKE、LDM、UDM是否有效。 另一种MBGA封装DDR颗粒，单颗位宽32位，脚位定义如图2-20
图2-20 MBGA封装DDR颗粒脚位图
1.3.3 DDR2显存
图2-21所示为三星公司生产的DDR2颗粒，容量256Mb(32MByte)，位宽16位，速度2.5ns(400MHz)
图2-21 三星DDR2显存 DDR2 显存脚位定义 顶视图(K4N56163QG 256M gDDR2 SDRAM)（图2-22）
图2-22 DDR2显存脚位定义顶视图
1.3.4 DDR3显存
图2-23所示为三星DDR3显存。容量256Mb(32MByte)，位宽32位，速度1.0ns(1000MHz)
图2-23 DDR3显存 DDR3 显存脚位定义 顶视图（图2-24）
图2-24 DDR3 显存脚位定义 顶视图
1.4 BIOS电路
显卡BIOS程序烧录在一个8脚EEPROM芯片内，25系列。实物如图2-26
图2-26 ATMEL公司的25F512 SPI ROM
1.4.1 SPI BIOS工作原理
SPI的BIOS引脚定义如图2-27
图2-27 SPI ROM脚位定义 EEPROM与GPU通讯使用SPI总线（图2-28）。SPI是英文Serial Peripheral Interface的缩写，中文意思是串行外围设备接口。 SPI的通信原理很简单，它以主从方式工作，这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备，需要至少4根线，事实上3根也可以（单向传输时）。也是所有基于SPI的设备共有的，它们是SDI（数据输入），SDO（数据输出），SCK（时钟），CS（片选）。 （1）SDO – 主设备数据输出，从设备数据输入 （2）SDI – 主设备数据输入，从设备数据输出 （3）SCLK – 时钟信号，由主设备产生 （4）CS – 从设备使能信号，由主设备控制 其中CS是控制芯片是否被选中的，也就是说只有片选信号为预先规定的使能信号时（高电位或低电位），对此芯片的操作才有效。这就允许在同一总线上连接多个SPI设备成为可能。 接下来就负责通讯的3根线了。通讯是通过数据交换完成的，这里先要知道SPI是串行通讯协议，也就是说数据是一位一位的传输的。这就是SCK时钟线存在的原因，
由SCK提供时钟脉冲，SDI，SDO则基于此脉冲完成数据传输。数据输出通过 SDO线，数据在时钟上升沿或下降沿时改变，在紧接着的下降沿或上升沿被读取。完成一位数据传输，输入也使用同样原理。这样，在至少8次时钟信号的改变（上沿和下沿为一次），就可以完成8位数据的传输。
图2-28 BIOS与GPU 电路图 GPU和显存的部分参数由BIOS内程式设定，如工作频率，工作电压
1.5 接口电路
1.5.1 VGA接口
CRT显示器因为设计制造上的原因，只能接受模拟信号输入，这就需要显卡能输入模拟信号。VGA(Video Graphics Array 视频图形阵列)接口，也叫D-Sub界面，作用是将转换好的模拟信号输出到CRT或者LCD显示器中， 虽然液晶显示器可以直接接收数字信号，但很多低端产品为了与VGA界面显卡相匹配，因而采用VGA界面。VGA界面是一种D型界面，上面共有15针空，分成三排，每排五个。VGA界面是显卡上应用最为广泛的界面类型，绝大多数显卡都带有这种输出界面，图2-30是VGA接头实物。
图2-30 VGA接头 VGA接口针脚定义如下表： 1：红基色 2：绿基色 3：蓝基色 4：地址码 5：自测试 6：红地 7：绿地 8：蓝地 9：保留脚位 10：数字地 11：地址码 12：地址码 13：行同步 14：场同步 15：地址码
图2-31为VGA电路阻抗匹配电路和低通滤波电路元件图，通常该电路位于VGA模拟输出接口的背后。低通电路不仅仅存在于模拟输出D-SUB接口处，在S-Video和DVI背后一般也会存在。大部分显卡的DVI输出接口中不仅仅包含数字信号，还会包含有一组模拟信号，可以使用DVI转D-SUB转接头提取出这组模拟信号，从而实现双模拟显示器支持，这组模拟信号也需要低通滤波电路。
图2-31 阻抗匹配和低通滤波电路实物图 完整的低通滤波电路，能保证显卡在大分辨率下仍能保持比较清晰，另外能保证色彩的色泽和文本的锐度，使人在长时间注视屏幕下感觉不疲劳。 显卡的行场同步信号经过门电路(74HCT08）到VGA接口（图2-32）
图2-32 14脚的门电路74HCT08
VGA接口电路图,图2-33。
1.5.2 DVI接口
DVI接口DVI(DigitalVisualInterface数字视频接口)接口，视频信号无需转换，信号无衰减或失真，VGA是基于模拟信号传输的工作方式，期间经历的数/模转换过程和模拟传输过程必将带来一定程度的信号损失，而DVI接口是一种完全的数字视频接口，它可以将显卡产生的数字信号原封不动地传输给显示器，从而避免了在传输过程中信号的损失。 DVI接口可以分为两种： 仅支持数字信号的DVI-D接口（图2-34）和同时支持数模拟信号的DVI-I接口（图2-35）
图2-34 DVI-D接口 图2-33 VGA接口电路图
图2-35 DVI-I接口 DVI-I 接口使用時需配备转接头（图2-36）使用，可同时接CRT 和LCD 显示器
图2-36 DVI-I转VGA的转接头
